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JP7086302B2 - Electric vehicle control device - Google Patents
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Description

本発明は、1つのインバータで複数の誘導電動機を制御する電気車制御装置に関する。 The present invention relates to an electric vehicle control device that controls a plurality of induction motors with one inverter.

電気車が走行する軌道上には、各種信号機の受信機である地上子が配置される。これらの地上子を誤動作させないよう、電気車には、漏洩ノイズに対する規制が定められている。下記特許文献1には、コモンモードノイズを抑制するために、インバータと負荷である電動機との間の配線の周囲に、フェライト又はアモルファス金属等の強磁性体を素材とする中空形状のコアを配置することが記載されている。 Ground elements, which are receivers for various traffic lights, are placed on the track on which the electric vehicle travels. In order to prevent these ground elements from malfunctioning, electric vehicles have regulations on leakage noise. In Patent Document 1 below, in order to suppress common mode noise, a hollow core made of a ferromagnetic material such as ferrite or amorphous metal is arranged around the wiring between the inverter and the motor which is the load. It is stated that it should be done.

特開2004-187368号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-187368

しかしながら、電気車の床下のスペースは限られている。このため、上記特許文献1に記載のコアのようなフィルタ部品を追設するための十分なスペースがない場合がある。このような場合、フィルタ部品を追設するためのスペースを確保するために、電気車制御装置の仕様の見直しを余儀なくされることがある。 However, the space under the floor of electric cars is limited. Therefore, there may not be sufficient space for adding a filter component such as the core described in Patent Document 1. In such a case, the specifications of the electric vehicle control device may have to be reviewed in order to secure a space for additional filter parts.

また、フィルタ部品のフィルタ特性は、誘導電動機を含めたインピーダンスに従って決定する必要がある。ところが、誘導電動機の製造者と、電気車制御装置の製造者とが同じであるとは限らない。この場合、フィルタ部品の追設に頼ることは、電気車制御装置の製造者において設計工数を増大させ、実車両での調整作業を増大させる。このため、フィルタ部品の追設に頼らずに漏洩ノイズを抑制することが望まれる。 Further, the filter characteristics of the filter component need to be determined according to the impedance including the induction motor. However, the manufacturer of the induction motor and the manufacturer of the electric vehicle control device are not always the same. In this case, relying on the addition of filter parts increases the design man-hours for the manufacturer of the electric vehicle control device and increases the adjustment work in the actual vehicle. Therefore, it is desired to suppress leakage noise without relying on the addition of filter parts.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、フィルタ部品の追設に頼らずに漏洩ノイズを抑制することができる電気車制御装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to obtain an electric vehicle control device capable of suppressing leakage noise without relying on the addition of filter parts.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、1つのインバータで複数の誘導電動機を制御する電気車制御装置である。電気車制御装置は、複数の誘導電動機からなる第1の電動機群を制御する第1のインバータと、複数の誘導電動機からなる第2の電動機群を制御する第2のインバータと、を備える。第1の電動機群に属する誘導電動機は、異なる台車に搭載され、第2の電動機群に属する誘導電動機は、異なる台車に搭載される。第1のインバータと第1の電動機群に属する誘導電動機とは、第1の導体で接続され、第2のインバータと第2の電動機群に属する誘導電動機とは、第2の導体で接続される。第1及び第2のインバータのそれぞれと台車との間において、第1の導体と第2の導体との間の中心間距離である第1長さは、第1の導体の断面における導体部の最大長である第2長さと、第2の導体の断面における導体部の最大長である第3長さとの平均値の、3倍以下である。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, the present invention is an electric vehicle control device that controls a plurality of induction motors with one inverter. The electric vehicle control device includes a first inverter for controlling a first electric motor group composed of a plurality of induction motors, and a second inverter for controlling a second electric motor group composed of a plurality of induction motors. The induction motors belonging to the first electric motor group are mounted on different trolleys, and the induction motors belonging to the second electric motor group are mounted on different trolleys. The first inverter and the induction motor belonging to the first electric motor group are connected by the first conductor, and the second inverter and the induction motor belonging to the second electric motor group are connected by the second conductor. .. The first length, which is the distance between the centers of the first conductor and the second conductor between each of the first and second inverters and the trolley, is the conductor portion in the cross section of the first conductor. It is three times or less the average value of the second length, which is the maximum length, and the third length, which is the maximum length of the conductor portion in the cross section of the second conductor.

本発明に係る電気車制御装置によれば、フィルタ部品の追設に頼らずに漏洩ノイズを抑制することができるという効果を奏する。 According to the electric vehicle control device according to the present invention, there is an effect that leakage noise can be suppressed without relying on the addition of filter parts.

実施の形態1に係る電気車制御装置の回路構成を示す図The figure which shows the circuit structure of the electric vehicle control device which concerns on Embodiment 1. 従来の一般的な電気車制御装置の回路構成を示す図The figure which shows the circuit structure of the conventional general electric vehicle control device. 電気車における従来の一般的な誘導電動機の配置例を示す図The figure which shows the arrangement example of the conventional general induction motor in an electric vehicle 従来の一般的なインバータ主回路の構成例を示す図The figure which shows the configuration example of the conventional general inverter main circuit 図4に示す各アームの半導体素子に与えるパルス幅変調(Pulse Width Modulation:PWM)制御信号の生成手法の説明に用いる図The figure used to explain the method of generating the pulse width modulation ( PWM ) control signal applied to the semiconductor element of each arm shown in FIG. 図5に示す各相電圧指令によって生成されるPWM制御信号を示す図The figure which shows the PWM control signal generated by each phase voltage command shown in FIG. 漏洩電流の説明に用いる図2の等価回路を示す図The figure which shows the equivalent circuit of FIG. 2 used for the explanation of leakage current. 図6に示すPWM制御信号によって生ずるコモンモード電圧を示す図The figure which shows the common mode voltage generated by the PWM control signal shown in FIG. 実施の形態1に係るインバータ主回路の構成例を示す図The figure which shows the structural example of the inverter main circuit which concerns on Embodiment 1. 実施の形態1における誘導電動機の配置例を示す図The figure which shows the arrangement example of the induction motor in Embodiment 1. 実施の形態1における各群及び各相のレグに付与する電圧指令のバリエーションの説明に用いる図The figure used for explaining the variation of the voltage command given to the leg of each group and each phase in Embodiment 1. 図11(a)に示す各相電圧指令によって生成されるPWM制御信号を示す図The figure which shows the PWM control signal generated by each phase voltage command shown in FIG. 11A. 実施の形態1における漏洩電流の説明に用いる図1の等価回路を示す図The figure which shows the equivalent circuit of FIG. 1 used for the explanation of the leakage current in Embodiment 1. 実施の形態1における導体間距離の説明に用いる図The figure used for explaining the distance between conductors in Embodiment 1. 図1の比較例に係る電気車制御装置の回路構成を示す図The figure which shows the circuit structure of the electric vehicle control device which concerns on the comparative example of FIG. 実施の形態1における図10とは異なる誘導電動機の配置例を示す図The figure which shows the arrangement example of the induction motor different from FIG. 10 in Embodiment 1. 実施の形態1における冷却器の配置例を示す図The figure which shows the arrangement example of the cooler in Embodiment 1. 実施の形態2に係る電気車制御装置の車両内の構成を示す図The figure which shows the structure in the vehicle of the electric vehicle control device which concerns on Embodiment 2. 実施の形態2の変形例に係る電気車制御装置の車両内の構成を示す図The figure which shows the structure in the vehicle of the electric vehicle control device which concerns on the modification of Embodiment 2. 実施の形態3に係る電気車制御装置の台車周辺の構成を示す図The figure which shows the structure around the bogie of the electric vehicle control device which concerns on Embodiment 3. 実施の形態4に係る電気車制御装置におけるインバータ接続部の構成を示す図The figure which shows the structure of the inverter connection part in the electric vehicle control device which concerns on Embodiment 4. 実施の形態1から実施の形態4における制御部の機能を実現するハードウェア構成の一例を示すブロック図A block diagram showing an example of a hardware configuration that realizes the functions of the control unit according to the first to fourth embodiments. 実施の形態1から実施の形態4における制御部の機能を実現するハードウェア構成の他の例を示すブロック図A block diagram showing another example of a hardware configuration that realizes the functions of the control unit according to the first to fourth embodiments.

以下に添付図面を参照し、本発明の実施の形態に係る電気車制御装置について詳細に説明する。なお、以下の実施の形態により、本発明が限定されるものではない。また、添付図面においては、各部の縮尺が実際とは異なる場合がある。各図面間においても同様である。 The electric vehicle control device according to the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention is not limited to the following embodiments. Further, in the attached drawings, the scale of each part may differ from the actual scale. The same applies between the drawings.

実施の形態1.
図1は、実施の形態1に係る電気車制御装置の回路構成を示す図である。実施の形態1に係る電気車制御装置10は、図1に示すように、コンデンサ11と、第1のインバータ12と、第2のインバータ12と、制御部20とを備える。第1のインバータ12は、第1の導体14によって、第1の電動機群16に属する2台の誘導電動機18,18と接続されている。第2のインバータ12は、第2の導体14によって、第2の電動機群16に属する2台の誘導電動機18,18と接続されている。4台の誘導電動機18,18,18,18は、電気車を駆動するための主電動機である。
Embodiment 1.
FIG. 1 is a diagram showing a circuit configuration of an electric vehicle control device according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the electric vehicle control device 10 according to the first embodiment includes a capacitor 11, a first inverter 12 1 , a second inverter 122, and a control unit 20. The first inverter 12 1 is connected to two induction motors 18 1 and 18 2 belonging to the first motor group 16 1 by a first conductor 141. The second inverter 122 is connected to two induction motors 183 and 184 belonging to the second motor group 162 by a second conductor 142. The four induction motors 18 1 , 18 2 , 18 3 , and 184 are traction motors for driving electric vehicles.

第1の導体14は、第1のインバータ12と、2台の誘導電動機18,18との間を電気的に接続するための電気配線である。第2の導体14は、第2のインバータ12と、2台の誘導電動機18,18との間を電気的に接続するための電気配線である。第1の導体14及び第2の導体14は、電気的接続が可能な導通性のある部材であれば、どのようなものを用いてもよい。The first conductor 141 is an electric wiring for electrically connecting the first inverter 12 1 and the two induction motors 18 1 and 18 2 . The second conductor 142 is an electric wiring for electrically connecting the second inverter 122 and the two induction motors 183 and 184. As the first conductor 141 and the second conductor 142, any conductive member that can be electrically connected may be used.

第1のインバータ12及び第2のインバータ12は、同一の筐体6に収納されている。筐体6には、正側端子Pと、負側端子Nとが設けられている。The first inverter 12 1 and the second inverter 12 2 are housed in the same housing 6. The housing 6 is provided with a positive terminal P and a negative terminal N.

なお、以下の記載において、第1のインバータ12及び第2のインバータ12を区別しない場合に「インバータ12」と表記する場合がある。また、誘導電動機18,18,18,18を区別しない場合に「誘導電動機18」と表記する場合がある。In the following description, when the first inverter 12 1 and the second inverter 12 2 are not distinguished, it may be referred to as "inverter 12". In addition, when the induction motors 18 1 , 182 , 183 , and 184 are not distinguished, the term "induction motor 18" may be used.

架線1から供給される直流電力は、集電装置2及びリアクトル5を介し、電気車制御装置10に供給される。架線1の先には、図示しない変電所があり、架線1は、電気車制御装置10から見て、外部電源という位置づけである。なお、集電装置2に印加される架線1の電圧である架線電圧、及び電気車制御装置10の各変換容量は、駆動方式によって異なる。架線電圧の範囲は、おおよそ600から3000[V]である。また、変換容量の範囲は、数十から数百[kVA]である。 The DC power supplied from the overhead wire 1 is supplied to the electric vehicle control device 10 via the current collector 2 and the reactor 5. Beyond the overhead line 1, there is a substation (not shown), and the overhead line 1 is positioned as an external power source when viewed from the electric vehicle control device 10. The overhead wire voltage, which is the voltage of the overhead wire 1 applied to the current collector 2, and the conversion capacity of the electric vehicle control device 10 differ depending on the drive method. The range of overhead line voltage is approximately 600 to 3000 [V]. Further, the range of the conversion capacity is several tens to several hundreds [kVA].

電気車制御装置10の正側端子Pはリアクトル5に接続される。電気車制御装置10の負側端子Nは、車輪3を介してレール4に接続される。これにより、架線1から供給される直流電力による直流電流は、リアクトル5、電気車制御装置10、車輪3及びレール4を介して流れ、変電所に戻る。 The positive terminal P of the electric vehicle control device 10 is connected to the reactor 5. The negative terminal N of the electric vehicle control device 10 is connected to the rail 4 via the wheel 3. As a result, the direct current due to the direct current supplied from the overhead wire 1 flows through the reactor 5, the electric vehicle control device 10, the wheels 3 and the rail 4, and returns to the substation.

なお、図1では、架線1として架空電線を示し、集電装置2としてパンタグラフ状の集電装置をそれぞれ示しているが、これらに限定されない。架線1としては、地下鉄等で使用されている第三軌条でもよく、これに合わせ、集電装置2は第三軌条用の集電装置を用いてもよい。また、図1では、架線1が直流架線である場合を示しているが、架線1は交流架線でもよい。なお、架線1が交流架線である場合、リアクトル5の代わりに、受電する交流電圧を降圧するための変圧器が設けられ、変圧器の後段には変圧器から出力される交流電圧を直流電圧に変換するコンバータが設けられる。 In FIG. 1, an overhead electric wire is shown as an overhead wire 1, and a pantograph-shaped current collector is shown as a current collector 2, but the present invention is not limited thereto. The overhead line 1 may be the third rail used in a subway or the like, and the current collector 2 may be a current collector for the third rail in accordance with this. Further, although FIG. 1 shows a case where the overhead wire 1 is a DC overhead wire, the overhead wire 1 may be an AC overhead wire. When the overhead wire 1 is an AC overhead wire, a transformer for stepping down the AC voltage to be received is provided instead of the reactor 5, and the AC voltage output from the transformer is converted into a DC voltage in the subsequent stage of the transformer. A converter to convert is provided.

コンデンサ11は、電気車制御装置10の内部において、正側端子Pと負側端子Nとの間に接続される。これにより、コンデンサ11は、第1のインバータ12及び第2のインバータ12の入力側において、第1のインバータ12及び第2のインバータ12の各両端に並列に接続される。The capacitor 11 is connected between the positive terminal P and the negative terminal N inside the electric vehicle control device 10. As a result, the capacitor 11 is connected in parallel to both ends of the first inverter 12 1 and the second inverter 12 2 on the input side of the first inverter 12 1 and the second inverter 12 2 .

コンデンサ11は、印加される直流電圧を平滑する。また、コンデンサ11は、リアクトル5に接続され、リアクトル5と共にLCフィルタ回路を構成する。このLCフィルタ回路は、架線1側から流入するサージ電圧を抑制する。また、LCフィルタ回路は、インバータ12に流れる電流のリプル成分の大きさを抑制する。インバータ12は、誘導電動機18に電力を供給する電力変換回路である。インバータ12の動作は、制御部20による制御下で、コンデンサ11の直流電圧を任意の電圧値を有する任意の周波数の交流電圧に変換して、対応する誘導電動機18に印加する。 The capacitor 11 smoothes the applied DC voltage. Further, the capacitor 11 is connected to the reactor 5 and constitutes an LC filter circuit together with the reactor 5. This LC filter circuit suppresses the surge voltage flowing in from the overhead wire 1 side. Further, the LC filter circuit suppresses the magnitude of the ripple component of the current flowing through the inverter 12. The inverter 12 is a power conversion circuit that supplies electric power to the induction motor 18. Under the control of the control unit 20, the operation of the inverter 12 converts the DC voltage of the capacitor 11 into an AC voltage of an arbitrary frequency having an arbitrary voltage value and applies it to the corresponding induction motor 18.

図2は、従来の一般的な電気車制御装置の回路構成を示す図である。図2において、図1に対応する構成要素には、同一の符号を付して示している。 FIG. 2 is a diagram showing a circuit configuration of a conventional general electric vehicle control device. In FIG. 2, the components corresponding to FIG. 1 are designated by the same reference numerals.

従来技術による電気車制御装置は、図2に示すように、1つのインバータ12で4台の誘導電動機18を一括で制御する構成が一般的である。主電動機が誘導電動機である場合、回転周波数と駆動電圧周波数との差であるすべりによってトルクが発生する。誘導電動機特有のすべりを利用することで、複数の主電動機を1つのインバータで並列制御することができる。 As shown in FIG. 2, the electric vehicle control device according to the prior art generally has a configuration in which four induction motors 18 are collectively controlled by one inverter 12. When the traction motor is an induction motor, torque is generated by slipping, which is the difference between the rotation frequency and the drive voltage frequency. By utilizing the slip peculiar to the induction motor, it is possible to control a plurality of traction motors in parallel with one inverter.

図3は、電気車における従来の一般的な誘導電動機の配置例を示す図である。図3において、図2に対応する構成要素には、同一の符号を付して示している。 FIG. 3 is a diagram showing an arrangement example of a conventional general induction motor in an electric vehicle. In FIG. 3, the components corresponding to FIG. 2 are designated by the same reference numerals.

4台の誘導電動機18は、図3に示されるように、2台の台車24に2台ごとに分けられて搭載されている。台車24は、2つの車軸56に支持され、車両40は、2台の台車24によって支持される構造である。4台の誘導電動機18に発生するトルクは、図示しない減速機を介して車軸56へ伝達され、車両40の推進力となる。 As shown in FIG. 3, the four induction motors 18 are separately mounted on the two bogies 24. The bogie 24 is supported by two axles 56, and the vehicle 40 is supported by two bogies 24. The torque generated in the four induction motors 18 is transmitted to the axle 56 via a speed reducer (not shown) and becomes a propulsive force for the vehicle 40.

図4は、従来の一般的なインバータ主回路の構成例を示す図である。インバータ主回路は、上アームの半導体素子UPI,VPI,WPIと、下アームの半導体素子UNI,VNI,WNIと、を備える。但し、図4では、単一の半導体素子では電流容量が不足する場合を想定し、各アームは、2つの半導体素子を並列接続している。並列接続される各半導体素子には、同一の制御信号が与えられる。 FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of a conventional general inverter main circuit. The inverter main circuit includes semiconductor elements UPI, VPI, WPI of the upper arm and semiconductor elements UNI, VNI, WNI of the lower arm. However, in FIG. 4, assuming that the current capacity is insufficient with a single semiconductor element, each arm connects two semiconductor elements in parallel. The same control signal is given to each semiconductor element connected in parallel.

半導体素子UPIと半導体素子UNIとは直列に接続されてU相レグとなる。半導体素子VPIと半導体素子VNIとは直列に接続されてV相レグとなる。半導体素子WPIと半導体素子WNIとは直列に接続されてW相レグとなる。U相、V相及びW相の各レグは、互いに並列に接続されて三相のブリッジ回路を構成する。各アームにおいて、並列接続される各半導体素子には、同一の制御信号が与えられる。 The semiconductor element UPI and the semiconductor element UNI are connected in series to form a U-phase leg. The semiconductor element VPI and the semiconductor element VNI are connected in series to form a V-phase leg. The semiconductor element WPI and the semiconductor element WNI are connected in series to form a W-phase leg. The U-phase, V-phase, and W-phase legs are connected in parallel to each other to form a three-phase bridge circuit. In each arm, the same control signal is given to each semiconductor element connected in parallel.

図5は、図4に示す各アームの半導体素子に与えるPWM制御信号の生成手法の説明に用いる図である。図5には、正弦波であるU相電圧指令26U、V相電圧指令26V及びW相電圧指令26Wと、三角波であるキャリア28とが示されている。横軸は位相角であり、縦軸は振幅値を表している。縦軸の1[Vpu]は、インバータ12に印加される電圧振幅の1/2、言い替えるとコンデンサ11の電圧である直流電圧の1/2に相当する。 FIG. 5 is a diagram used for explaining a method of generating a PWM control signal given to the semiconductor element of each arm shown in FIG. FIG. 5 shows a U-phase voltage command 26U, a V-phase voltage command 26V, and a W-phase voltage command 26W, which are sine waves, and a carrier 28, which is a triangular wave. The horizontal axis represents the phase angle, and the vertical axis represents the amplitude value. 1 [Vpu] on the vertical axis corresponds to 1/2 of the voltage amplitude applied to the inverter 12, in other words, 1/2 of the DC voltage which is the voltage of the capacitor 11.

図6は、図5に示す各相電圧指令によって生成されるPWM制御信号を示す図である。上段側から、U相PWM制御信号、V相PWM制御信号及びW相PWM制御信号の順で示している。図6の横軸は、図5と同じ位相角である。 FIG. 6 is a diagram showing PWM control signals generated by each phase voltage command shown in FIG. From the upper side, the U-phase PWM control signal, the V-phase PWM control signal, and the W-phase PWM control signal are shown in this order. The horizontal axis of FIG. 6 has the same phase angle as that of FIG.

制御部20は、U相電圧指令26Uと三角波信号であるキャリア28を比較する。U相電圧指令26Uがキャリア28よりも大きいときは「ON」、U相電圧指令26Uがキャリア28以下のときは「OFF」となる。このようにして、図6の上段部に示されるU相PWM制御信号が生成される。V相PWM制御信号及びW相PWM制御信号もU相PWM制御信号と同様に、V相電圧指令26V及びW相電圧指令26Wのそれぞれと、キャリア28との比較によって生成される。このときに生成されるV相PWM制御信号及びW相PWM制御信号は、それぞれ図6の中段部及び下段部に示されている。 The control unit 20 compares the U-phase voltage command 26U with the carrier 28 which is a triangular wave signal. When the U-phase voltage command 26U is larger than the carrier 28, it is “ON”, and when the U-phase voltage command 26U is the carrier 28 or less, it is “OFF”. In this way, the U-phase PWM control signal shown in the upper part of FIG. 6 is generated. Similar to the U-phase PWM control signal, the V-phase PWM control signal and the W-phase PWM control signal are also generated by comparing each of the V-phase voltage command 26V and the W-phase voltage command 26W with the carrier 28. The V-phase PWM control signal and the W-phase PWM control signal generated at this time are shown in the middle section and the lower section of FIG. 6, respectively.

図7は、漏洩電流の説明に用いる図2の等価回路を示す図である。図7では、誘導電動機18をインダクタンスの回路記号で表している。誘電動機に限らず、三相インバータで三相モータを駆動する場合、三相モータの中性点電位は変動する。このため、図7に示すように、誘導電動機18の中性点電位32と接地電位である基準電位31との間に浮遊容量34が接続される等価回路が形成される。中性点電位32は、PWM制御に起因する高周波成分を含んでいる。従って、誘導電動機18にU相電圧33U、V相電圧33V及びW相電圧33Wが印加されると、浮遊容量34を介して漏洩電流35が流れる。 FIG. 7 is a diagram showing an equivalent circuit of FIG. 2 used for explaining the leakage current. In FIG. 7, the induction motor 18 is represented by an inductance circuit symbol. When driving a three-phase motor with a three-phase inverter, not limited to an induction motor, the neutral point potential of the three-phase motor fluctuates. Therefore, as shown in FIG. 7, an equivalent circuit is formed in which the stray capacitance 34 is connected between the neutral point potential 32 of the induction motor 18 and the reference potential 31 which is the ground potential. The neutral point potential 32 contains a high frequency component due to PWM control. Therefore, when the U-phase voltage 33U, the V-phase voltage 33V, and the W-phase voltage 33W are applied to the induction motor 18, the leakage current 35 flows through the stray capacity 34.

なお、中性点電位32と基準電位31との間の電位差は、「コモンモード電圧」と呼ばれる。三相インバータの場合、コモンモード電圧は、(Vu+Vv+Vw)/3と計算される。但し、VuはU相電圧33Uの振幅であり、VvはV相電圧33Vの振幅であり、VwはW相電圧33Wの振幅である。 The potential difference between the neutral point potential 32 and the reference potential 31 is called a "common mode voltage". In the case of a three-phase inverter, the common mode voltage is calculated as (Vu + Vv + Vw) / 3. However, Vu is the amplitude of the U-phase voltage 33U, Vv is the amplitude of the V-phase voltage 33V, and Vw is the amplitude of the W-phase voltage 33W.

図8は、図6に示すPWM制御信号によって生ずるコモンモード電圧を示す図である。図8において、横軸は位相角、縦軸はコモンモード電圧の振幅を表している。 FIG. 8 is a diagram showing a common mode voltage generated by the PWM control signal shown in FIG. In FIG. 8, the horizontal axis represents the phase angle and the vertical axis represents the amplitude of the common mode voltage.

漏洩電流は、コモンモード電圧に変化がある度に流れる。また、図8に示されるように、コモンモード電圧の変化は、キャリアの周期よりも短い周期で起こる。従って、漏洩ノイズの抑制には、浮遊容量34を介して流れる漏洩電流35の低減が重要となる。 Leakage current flows every time there is a change in the common mode voltage. Further, as shown in FIG. 8, the change of the common mode voltage occurs in a cycle shorter than the carrier cycle. Therefore, in order to suppress leakage noise, it is important to reduce the leakage current 35 flowing through the stray capacitance 34.

図9は、実施の形態1に係るインバータ主回路の構成例を示す図である。実施の形態1に係るインバータ主回路は、第1のインバータ12及び第2のインバータ12を有する。第1のインバータ12及び第2のインバータ12は、それぞれの入力側において、コンデンサ11の両端に並列に接続される。FIG. 9 is a diagram showing a configuration example of the inverter main circuit according to the first embodiment. The inverter main circuit according to the first embodiment has a first inverter 12 1 and a second inverter 12 2 . The first inverter 12 1 and the second inverter 12 2 are connected in parallel to both ends of the capacitor 11 on each input side.

第1のインバータ12は、上アームの半導体素子と下アームの半導体素子とが直列に接続されて三相分のU相レグ22U、V相レグ22V及びW相レグ22Wを有する。U相レグ22U、V相レグ22V及びW相レグ22Wは、互いに並列に接続されて三相のブリッジ回路を構成する。The first inverter 12 1 has a U-phase leg 22U, a V-phase leg 22V, and a W-phase leg 22W for three phases in which a semiconductor element of the upper arm and a semiconductor element of the lower arm are connected in series. The U-phase leg 22U, the V-phase leg 22V, and the W-phase leg 22W are connected in parallel to each other to form a three-phase bridge circuit.

第2のインバータ12は、上アームの半導体素子と下アームの半導体素子とが直列に接続されて三相分のX相レグ22X、Y相レグ22Y及びZ相レグ22Zを有する。X相レグ22X、Y相レグ22Y及びZ相レグ22Zは、互いに並列に接続されて三相のブリッジ回路を構成する。The second inverter 122 has a semiconductor element of the upper arm and a semiconductor element of the lower arm connected in series to have three phases of the X-phase leg 22X, the Y-phase leg 22Y, and the Z-phase leg 22Z. The X-phase leg 22X, the Y-phase leg 22Y, and the Z-phase leg 22Z are connected in parallel to each other to form a three-phase bridge circuit.

三相モータの合計容量が同じであれば、使用する半導体素子の数も同じでよい。従来及び実施の形態1では、共に12個の半導体素子が用いられている。図4に示す従来例では、各アームを並列化したのに対し、図9に示す実施の形態1では、インバータ単位で並列化した点が特徴である。 As long as the total capacity of the three-phase motor is the same, the number of semiconductor elements used may be the same. In both the conventional and the first embodiment, 12 semiconductor elements are used. In the conventional example shown in FIG. 4, each arm is parallelized, whereas in the first embodiment shown in FIG. 9, the feature is that the arms are parallelized in units of inverters.

図10は、実施の形態1における誘導電動機の配置例を示す図である。図10において、図1に対応する構成要素には、同一の符号を付して示している。 FIG. 10 is a diagram showing an arrangement example of the induction motor according to the first embodiment. In FIG. 10, the components corresponding to FIG. 1 are designated by the same reference numerals.

図10において、第1のインバータ12及び第2のインバータ12は、車両40の中央部の床下に設けられて筐体6に収納される。また、第1の電動機群16に属する2台の誘導電動機18,18は、第1の台車24と、第2の台車24とに分けられて搭載されている。同様に、第2の電動機群16に属する2台の誘導電動機18,18も、第1の台車24と、第2の台車24とに分けられて搭載されている。即ち、第1の台車24には、第1の電動機群16に属する1台の誘導電動機18と、第2の電動機群16に属する1台の誘導電動機18とが搭載されている。また、第2の台車24には、第1の電動機群16に属するもう1台の誘導電動機18と、第2の電動機群16に属するもう1台の誘導電動機18とが搭載されている。In FIG. 10, the first inverter 12 1 and the second inverter 12 2 are provided under the floor in the central portion of the vehicle 40 and are housed in the housing 6. Further, the two induction motors 18 1 and 182 belonging to the first motor group 16 1 are separately mounted on the first bogie 24 1 and the second bogie 242. Similarly, the two induction motors 183 and 184 belonging to the second motor group 162 are also separately mounted on the first bogie 24 1 and the second bogie 242. That is, one induction motor 18 1 belonging to the first electric motor group 16 1 and one induction motor 183 belonging to the second electric motor group 162 are mounted on the first carriage 24 1 . There is. Further, the second trolley 242 is equipped with another induction motor 182 belonging to the first electric motor group 16 1 and another induction motor 184 belonging to the second electric motor group 162 . Has been done.

上記の配置により、第1の導体14は、車両40の中央部に配置された第1のインバータ12を経由して、第1の台車24と第2の台車24との間に設置される。第2の導体14も、車両40の中央部に配置された第2のインバータ12を経由して、第1の台車24と第2の台車24との間に設置される。第1の導体14及び第2の導体14を設置する際、第1の導体14と第2の導体14とは、互いに近づけて配置される。なお、第1の導体14と第2の導体14との間の導体間距離をどの程度近づけて配置するかについては、後述する。With the above arrangement, the first conductor 141 is placed between the first carriage 24 1 and the second carriage 242 via the first inverter 12 1 arranged in the center of the vehicle 40. Will be installed. The second conductor 142 is also installed between the first carriage 24 1 and the second carriage 242 via the second inverter 122 arranged in the central portion of the vehicle 40. When installing the first conductor 141 and the second conductor 142, the first conductor 141 and the second conductor 142 are arranged close to each other. The distance between the first conductors 141 and the second conductors 142 will be described later.

図11は、実施の形態1における各群及び各相のレグに付与する電圧指令のバリエーションの説明に用いる図である。図11の上段部に示す(a)から(c)は、群間の相回転が同一方向のパターンである。図11の下段部に示す(d)から(f)は、群間の相回転が逆方向のパターンである。 FIG. 11 is a diagram used for explaining variations of voltage commands given to the legs of each group and each phase in the first embodiment. (A) to (c) shown in the upper part of FIG. 11 are patterns in which the phase rotations between the groups are in the same direction. (D) to (f) shown in the lower part of FIG. 11 are patterns in which the phase rotation between the groups is in the opposite direction.

図11において、「U」とあるのは、第1のインバータ12の第1の相であるU相の電圧指令を表している。同様に、「V」とあるのは、第1のインバータ12の第2の相であるV相の電圧指令を表し、「W」とあるのは、第1のインバータ12の第3の相であるW相の電圧指令を表している。In FIG. 11, “U” represents a voltage command of the U phase, which is the first phase of the first inverter 121. Similarly, "V" represents the voltage command of the V phase, which is the second phase of the first inverter 121, and "W" represents the third phase of the first inverter 121. It represents the voltage command of the W phase, which is the phase.

各相の電圧指令はベクトルであり、U相を基準に、反時計回りをベクトルの回転方向とする。また、各相は、UVWの順で相回転するものとする。従って、V相は、回転方向に対してU相から120度遅れたベクトルとなり、W相は、回転方向に対してV相から120度(U相からは240度)遅れたベクトルとなる。 The voltage command of each phase is a vector, and the counterclockwise direction is the rotation direction of the vector with respect to the U phase. Further, each phase shall rotate in the order of UVW. Therefore, the V phase is a vector delayed by 120 degrees from the U phase with respect to the rotation direction, and the W phase is a vector delayed by 120 degrees (240 degrees from the U phase) with respect to the rotation direction.

また、「X」とあるのは、第2のインバータ12の第1の相であるX相の電圧指令を表している。同様に、「Y」とあるのは、第2のインバータ12の第2の相であるY相の電圧指令を表し、「Z」とあるのは、第2のインバータ12の第3の相であるZ相の電圧指令を表している。Further, "X" represents a voltage command of the X phase, which is the first phase of the second inverter 122. Similarly, "Y" represents the voltage command of the Y phase, which is the second phase of the second inverter 122, and "Z" represents the third phase of the second inverter 122. It represents the voltage command of the Z phase, which is the phase.

各相の電圧指令はベクトルであり、X相を基準に、反時計回りをベクトルの回転方向とする。また、各相は、XYZの順で相回転するものとする。従って、Y相は、回転方向に対してX相から120度遅れたベクトルとなり、Z相は、回転方向に対してY相から120度(X相からは240度)遅れたベクトルとなる。 The voltage command of each phase is a vector, and the counterclockwise direction is the rotation direction of the vector with respect to the X phase. Further, it is assumed that each phase rotates in the order of XYZ. Therefore, the Y phase is a vector delayed by 120 degrees from the X phase with respect to the rotation direction, and the Z phase is a vector delayed by 120 degrees (240 degrees from the X phase) with respect to the rotation direction.

図11(a)は、U相とX相とが逆方向のベクトル、即ちX相はU相に対して180度の位相差を有するベクトルとする例である。図11(b)は、U相とY相とが逆方向のベクトル、即ちY相はU相に対して180度の位相差を有するベクトルとする例である。図11(c)は、U相とZ相とが逆方向のベクトル、即ちZ相はU相に対して180度の位相差を有するベクトルとする例である。 FIG. 11A is an example in which the U phase and the X phase are vectors in opposite directions, that is, the X phase is a vector having a phase difference of 180 degrees with respect to the U phase. FIG. 11B is an example in which the U phase and the Y phase are vectors in opposite directions, that is, the Y phase is a vector having a phase difference of 180 degrees with respect to the U phase. FIG. 11C is an example in which the U phase and the Z phase are vectors in opposite directions, that is, the Z phase is a vector having a phase difference of 180 degrees with respect to the U phase.

群間の相回転がUVW相と、XYZ相とで逆方向の場合も、上記(a)から(c)と同様に3つのパターンが存在し、下段部の左側から(d),(e),(f)の順で示している。 Even when the phase rotation between the groups is opposite between the UVW phase and the XYZ phase, there are three patterns as in the above (a) to (c), and from the left side of the lower part (d), (e). , (F) are shown in this order.

上記(a)から(f)の何れのパターンも、UVW相の何れか1つの相と、対応するXYZ相の1つの相とを組合せた3つの相ペアは、逆位相の関係にあることが分かる。 In any of the patterns (a) to (f) above, the three phase pairs in which any one phase of the UVW phase and one phase of the corresponding XYZ phase are combined are in an antiphase relationship. I understand.

図12は、図11(a)に示す各相電圧指令によって生成されるPWM制御信号を示す図である。図13は、実施の形態1における漏洩電流の説明に用いる図1の等価回路を示す図である。 FIG. 12 is a diagram showing a PWM control signal generated by each phase voltage command shown in FIG. 11 (a). FIG. 13 is a diagram showing an equivalent circuit of FIG. 1 used for explaining the leakage current in the first embodiment.

図12において、第1のPWM制御信号は、第1の電動機群16を制御する第1のインバータ12に与えるPWM制御信号である。第2のPWM制御信号は、第2の電動機群16を制御する第2のインバータ12に与えるPWM制御信号である。In FIG. 12, the first PWM control signal is a PWM control signal given to the first inverter 121 that controls the first motor group 161. The second PWM control signal is a PWM control signal given to the second inverter 122 that controls the second motor group 162.

図1の等価回路は、図13のように表される。第1の電動機群16に属する誘導電動機18には、U相電圧33U、V相電圧33V及びW相電圧33Wが印加される。誘導電動機18の中性点電位32は変動するため、中性点電位32と基準電位31との間には、浮遊容量34を介した漏洩電流35が流れる。The equivalent circuit of FIG. 1 is represented as shown in FIG. A U-phase voltage 33U, a V-phase voltage 33V, and a W-phase voltage 33W are applied to the induction motor 181 belonging to the first motor group 161. Since the neutral point potential 32 1 of the induction motor 18 1 fluctuates, a leakage current 35 1 via a stray capacitance 341 flows between the neutral point potential 32 1 and the reference potential 31.

また、第2の電動機群16に属する誘導電動機18には、X相電圧33X、Y相電圧33Y及びZ相電圧33Zが印加される。誘導電動機18の中性点電位32は変動するため、中性点電位32と基準電位31との間には、浮遊容量34を介した漏洩電流35が流れる。Further, an X-phase voltage 33X, a Y-phase voltage 33Y, and a Z-phase voltage 33Z are applied to the induction motor 183 belonging to the second motor group 162. Since the neutral point potential 323 of the induction motor 183 fluctuates , a leakage current 352 via the stray capacitance 343 flows between the neutral point potential 323 and the reference potential 31.

図12において、U相のPWM制御信号とX相のPWM制御信号とは、互いに上下を反転した波形になっている。V相のPWM制御信号とY相のPWM制御信号との関係、及びW相のPWM制御信号とZ相のPWM制御信号との関係も同じである。即ち、第1のPWM制御信号の各相は、第2のPWM制御信号の各相と1対1に対応し、対となるPWM制御信号は、互いに逆位相の信号波形となる。 In FIG. 12, the U-phase PWM control signal and the X-phase PWM control signal have waveforms that are vertically inverted from each other. The relationship between the V-phase PWM control signal and the Y-phase PWM control signal, and the relationship between the W-phase PWM control signal and the Z-phase PWM control signal are also the same. That is, each phase of the first PWM control signal corresponds one-to-one with each phase of the second PWM control signal, and the paired PWM control signals have signal waveforms having opposite phases to each other.

従って、誘導電動機18の中性点電位32に生ずるコモンモード電圧と、誘導電動機18の中性点電位32に生ずるコモンモード電圧との関係も、上下反転したパルス波形になる。その結果、浮遊容量34を介して流れる漏洩電流35と、浮遊容量34を介して流れる漏洩電流35との関係も、互いに逆位相の電流となる。また、第1の導体14に流れる漏洩電流35と、第2の導体14に流れる漏洩電流35との関係も互いに逆位相の電流となる。より具体的には、U相とX相、V相とY相、及びW相とZ相の各ペア同士で、漏洩電流の流れる向きが逆になる。従って、各群の対応する相の電気配線を近づけて配置した区間では、漏洩電流が作る磁界が相殺される。その結果、地上側にある地上子へ誘起される電圧が抑制される。Therefore, the relationship between the common mode voltage generated at the neutral point potential 321 of the induction motor 181 and the common mode voltage generated at the neutral point potential 323 of the induction motor 183 also becomes a vertically inverted pulse waveform. As a result, the relationship between the leakage current 351 flowing through the stray capacitance 341 and the leakage current 352 flowing through the stray capacitance 343 also becomes currents having opposite phases to each other. Further, the relationship between the leakage current 351 flowing through the first conductor 141 and the leakage current 352 flowing through the second conductor 142 is also a current having opposite phases to each other. More specifically, the directions in which the leakage current flows are opposite between each pair of the U phase and the X phase, the V phase and the Y phase, and the W phase and the Z phase. Therefore, the magnetic field created by the leakage current is canceled out in the section where the electrical wirings of the corresponding phases of each group are arranged close to each other. As a result, the voltage induced to the ground element on the ground side is suppressed.

なお、図13では、U相とX相の導体同士、V相とY相の導体同士、及びW相とZ相の導体同士を近づけるように図示している。漏洩電流が作る磁界を相殺するには、図13のように設置するのが効果的である。各導体同士を近づけて設置する手段として、対応する相の導体同士をツイストして設置してもよい。なお、製作が可能であれば、6本の導体全体をツイストしてもよい。 In FIG. 13, the conductors of the U phase and the X phase, the conductors of the V phase and the Y phase, and the conductors of the W phase and the Z phase are shown close to each other. In order to cancel the magnetic field created by the leakage current, it is effective to install it as shown in FIG. As a means for installing the conductors close to each other, the conductors of the corresponding phases may be twisted and installed. If it is possible to manufacture it, the entire six conductors may be twisted.

図14は、実施の形態1における導体間距離の説明に用いる図である。図14には、2つの導体50,50の断面形状が示されている。図14において、導体50は例えばU相の導体であり、導体50は例えばX相の導体である。FIG. 14 is a diagram used for explaining the distance between conductors in the first embodiment. FIG. 14 shows the cross-sectional shapes of the two conductors 50 1 and 502. In FIG . 14, the conductor 501 is, for example, a U-phase conductor, and the conductor 502 is, for example, an X-phase conductor.

導体50,50は、共に導体部52と、導体部52の周囲を覆う絶縁体である被覆部54とを有する。導体50,50の各断面は、共に円形である。ここで、導体50と導体50との間の導体間距離を、導体50の断面中心と導体50の断面中心との間の距離とする。この距離を中心間距離と呼び、「d」で表す。また、前述した導体間距離をどの程度近づけて配置するかについて、実施の形態1では、導体部52の直径aを基準長として、以下の(1)式の関係を満たすものとする。Both the conductors 50 1 and 50 2 have a conductor portion 52 and a covering portion 54 which is an insulator that covers the periphery of the conductor portion 52. The cross sections of the conductors 50 1 and 50 2 are both circular. Here, the distance between the conductors between the conductor 50 1 and the conductor 50 2 is defined as the distance between the center of the cross section of the conductor 501 and the center of the cross section of the conductor 502 . This distance is called the center-to-center distance and is represented by "d". Further, regarding how close the distances between the conductors are to be arranged, in the first embodiment, the relationship of the following equation (1) is satisfied with the diameter a of the conductor portion 52 as a reference length.

d≦3a ……(1) d ≦ 3a …… (1)

即ち、実施の形態1において、導体50と導体50との間の中心間距離は、導体部52の直径aの3倍以下である。That is, in the first embodiment, the distance between the centers between the conductor 501 and the conductor 50 2 is 3 times or less the diameter a of the conductor portion 52.

なお、図14では、導体50,50の各断面は、円形であるとしているが、これに限定されない。即ち、各断面は、非円形であってもよい。非円形は、三角形、四角形といった多角形、楕円形又は複数の曲線で形成される形状のような、円形以外の形状であってもよい。In FIG. 14, each cross section of the conductors 50 1 and 502 is circular, but the present invention is not limited to this. That is, each cross section may be non-circular. The non-circular shape may be a non-circular shape such as a polygon such as a triangle or a quadrangle, a shape formed by an ellipse or a plurality of curves.

また、図14において、導体50,50における導体部52の直径aは等しいとしているが、それぞれの直径が異なっていてもよい。なお、導体50,50の断面形状が円形でなく、且つ、それぞれの断面形状が異なっている場合、上記(1)式が表す内容は、以下の通りとする。Further, in FIG. 14, the diameters a of the conductor portions 52 in the conductors 50 1 and 502 are the same, but the diameters of the conductors 52 may be different. When the cross-sectional shapes of the conductors 50 1 and 50 2 are not circular and their cross-sectional shapes are different, the content represented by the above equation (1) is as follows.

まず、導体50と導体50との間の中心間距離を「第1長さ」と呼び、「b」で表す。また、導体50の断面における導体部の最大長を「第2長さ」と呼び、「c」で表す。また、導体50の断面における導体部の最大長を「第3長さ」と呼び、「c」で表す。このとき、上記(1)式の条件は、以下の(2)式のように書き替えることができる。First, the distance between the centers between the conductor 50 1 and the conductor 50 2 is called the "first length" and is represented by "b". Further, the maximum length of the conductor portion in the cross section of the conductor 501 is called a "second length" and is represented by "c 1 " . Further, the maximum length of the conductor portion in the cross section of the conductor 502 is called a "third length" and is represented by "c 2 ". At this time, the condition of the above equation (1) can be rewritten as the following equation (2).

b≦(c/2+c/2)×3……(2)b ≦ (c 1/2 + c 2/2 ) × 3 …… (2)

即ち、実施の形態1において、導体50と導体50との間の中心間距離である第1長さは、導体50の断面における導体部の最大長である第2長さと、導体50の断面における導体部の最大長である第3長さとの平均値の、3倍以下である。That is, in the first embodiment, the first length, which is the distance between the centers of the conductor 501 and the conductor 50 2 , is the second length, which is the maximum length of the conductor portion in the cross section of the conductor 501, and the conductor 50. It is 3 times or less the average value with the third length, which is the maximum length of the conductor portion in the cross section of 2 .

次に、実施の形態1に係る電気車制御装置を構成する上での、幾つかの着意事項について説明する。 Next, some points to be noted in configuring the electric vehicle control device according to the first embodiment will be described.

図15は、図1の比較例に係る電気車制御装置の回路構成を示す図である。図15において、図1に対応する構成要素には、同一の符号を付して示している。 FIG. 15 is a diagram showing a circuit configuration of an electric vehicle control device according to a comparative example of FIG. In FIG. 15, the components corresponding to FIG. 1 are designated by the same reference numerals.

図15において、第1のインバータ12の直流側には、コンデンサ11と、フィルタリアクトル76とが接続されている。コンデンサ11及びフィルタリアクトル76は、第1のフィルタ回路を構成する。同様に、第2のインバータ12の直流側には、コンデンサ11フィルタリアクトル76とが接続されている。コンデンサ11及びフィルタリアクトル76は、第2のフィルタ回路を構成する。即ち、図15は、第1のインバータ12及び第2のインバータ12は、個別のフィルタ回路を有する構成である。In FIG. 15, a capacitor 11 1 and a filter reactor 76 1 are connected to the DC side of the first inverter 121. The capacitor 11 1 and the filter reactor 76 1 form a first filter circuit. Similarly, the capacitor 112 and the filter reactor 762 are connected to the DC side of the second inverter 122. The capacitor 112 and the filter reactor 762 constitute a second filter circuit. That is, FIG. 15 shows a configuration in which the first inverter 12 1 and the second inverter 12 2 have individual filter circuits.

上述したように、実施の形態1の電気車制御装置において、第1のインバータ12と、第2のインバータ12とは、それぞれが逆位相のスイッチング動作を行っている。その結果、各インバータの直流側へ生じる電流リプルも逆位相になっている。従って、フィルタ回路が個別の場合、それぞれのインバータにおけるコンデンサ電圧が第1の電動機群16と、第2の電動機群16とで異なってしまう。これにより、各群から生じる漏洩電流の対称性が崩れてしまう。As described above, in the electric vehicle control device of the first embodiment, the first inverter 12 1 and the second inverter 12 2 each perform an anti-phase switching operation. As a result, the current ripple generated on the DC side of each inverter is also out of phase. Therefore, when the filter circuits are individual, the capacitor voltage in each inverter is different between the first motor group 16 1 and the second motor group 162. As a result, the symmetry of the leakage current generated from each group is broken.

これに対し、図1の構成では、コンデンサが共通であり、第1のインバータ12の直流側と、第2のインバータ12の直流側とは、何れも共通のコンデンサと並列に接続される。この構成により、各インバータの直流側へ生じる、互いに逆位相の電流リプルは、共通のコンデンサで吸収される。これにより、各群から生じる漏洩電流の対称性を維持することができる。On the other hand, in the configuration of FIG. 1, the capacitor is common, and the DC side of the first inverter 121 and the DC side of the second inverter 122 are both connected in parallel with the common capacitor. .. With this configuration, the current ripples of opposite phases generated on the DC side of each inverter are absorbed by a common capacitor. This makes it possible to maintain the symmetry of the leakage current generated from each group.

図16は、実施の形態1における図10とは異なる誘導電動機の配置例を示す図である。図16において、図10に対応する構成要素には、同一の符号を付して示している。 FIG. 16 is a diagram showing an arrangement example of an induction motor different from that of FIG. 10 in the first embodiment. In FIG. 16, the components corresponding to FIG. 10 are designated by the same reference numerals.

鉄道車両においては、床下スペースの都合、又は車両ごとの重量バランスの観点から、インバータと電動機とが別々の車両に搭載される場合がある。この場合、図16に示されるように、誘導電動機18~18が搭載される車両40と、第1のインバータ12及び第2のインバータ12が搭載される車両40との間には、車両間の電気配線である、渡り線60が敷設される。In railway vehicles, the inverter and the motor may be mounted on separate vehicles from the viewpoint of space under the floor or the weight balance of each vehicle. In this case, as shown in FIG. 16, between the vehicle 40 1 on which the induction motors 18 1 to 184 are mounted and the vehicle 40 2 on which the first inverter 12 1 and the second inverter 12 2 are mounted. A crossover line 60, which is an electric wiring between vehicles, is laid in the vehicle.

渡り線は、曲線区間の走行や振動を考慮すると、柔軟に変形する構造である必要がある。このため、渡り線は、地上側へたるみを持たせて配線される。従って、渡り線は、他の部分の配線と比べて、配線と地上子との間の距離が短く、地上子へ望ましくない影響を及ぼす懸念が高い。この課題に対し、上述した実施の形態1の手法を採用すれば、渡り線60においても、各群の漏洩電流同士を逆相とすることができる。これにより、渡り線60においても磁界が相殺されるので、地上子へ誘起される電圧を抑制することができる。 The crossover must have a structure that flexibly deforms in consideration of running and vibration in a curved section. Therefore, the crossover is wired with slack on the ground side. Therefore, the crossover has a shorter distance between the wiring and the ground element than the wiring of other parts, and there is a high concern that the crossover will have an undesired effect on the ground element. If the method of the first embodiment described above is adopted for this problem, the leakage currents of the respective groups can be reversed in phase even in the crossover line 60. As a result, the magnetic field is canceled even in the crossover line 60, so that the voltage induced in the ground element can be suppressed.

図17は、実施の形態1における冷却器の構成例を示す図である。図17には、第1のインバータ12に具備される6個の半導体素子と、第2のインバータ12に具備される6個の半導体素子とによる12個の半導体素子が、冷却器80のフィンベース82に搭載される例が示されている。FIG. 17 is a diagram showing a configuration example of the cooler according to the first embodiment. In FIG. 17, twelve semiconductor elements including the six semiconductor elements included in the first inverter 12 1 and the six semiconductor elements included in the second inverter 122 are included in the cooler 80. An example of mounting on the fin base 82 is shown.

上述した実施の形態1の手法を用いる場合、各群の電気配線は、並行して設置される部分が長い程よい。また、前述の通り、第1のインバータ12と、第2のインバータ12とは、共通のコンデンサに接続されるのが好ましい構成となる。従って、第1のインバータ12と第2のインバータ12との間の距離を短くして、第1のインバータ12と、第2のインバータ12とで冷却器を共通とする構成が容易になる。これにより、第1のインバータ12と、第2のインバータ12とを備えたインバータ装置を小型化することができる。When the method of the first embodiment described above is used, it is preferable that the electric wiring of each group has a longer portion installed in parallel. Further, as described above, it is preferable that the first inverter 121 and the second inverter 12 2 are connected to a common capacitor. Therefore, it is easy to shorten the distance between the first inverter 12 1 and the second inverter 12 2 so that the first inverter 12 1 and the second inverter 12 2 share a common cooler. become. As a result, the inverter device including the first inverter 12 1 and the second inverter 12 2 can be miniaturized.

以上説明したように、実施の形態1に係る電気車制御装置では、第1のインバータと第1の電動機群に属する誘導電動機とは、第1の導体で接続され、第2のインバータと第2の電動機群に属する誘導電動機とは、第2の導体で接続される。第1及び第2のインバータのそれぞれと、誘導電動機を搭載する台車との間において、第1の導体と第2の導体との間の中心間距離である第1長さは、第1の導体の断面における導体部の最大長である第2長さと、第2の導体の断面における導体部の最大長である第3長さとの平均値の、3倍以下であるように設定される。これにより、漏洩電流が作る磁界が相殺され、地上側にある地上子へ誘起される電圧が抑制される。また、フィルタ部品の追設に頼らずに漏洩ノイズを抑制することができる。 As described above, in the electric vehicle control device according to the first embodiment, the first inverter and the induction motor belonging to the first motor group are connected by the first conductor, and the second inverter and the second inverter are connected. It is connected to the induction motor belonging to the motor group of the above by a second conductor. The first length, which is the distance between the centers of the first conductor and the second conductor between each of the first and second inverters and the carriage on which the induction motor is mounted, is the first conductor. It is set to be 3 times or less the average value of the second length, which is the maximum length of the conductor portion in the cross section of the second conductor, and the third length, which is the maximum length of the conductor portion in the cross section of the second conductor. As a result, the magnetic field created by the leakage current is canceled out, and the voltage induced in the ground element on the ground side is suppressed. In addition, leakage noise can be suppressed without relying on the addition of filter components.

なお、上記の構成において、第1のインバータと、第2のインバータとは、同一の筐体に収納されるようにしてもよい。これにより、装置を小型化することができる。また、漏洩電流の経路のインピーダンスのばらつきを低減することができる。また、各群の配線が単独で引き回しされる区間を短くすることができる。 In the above configuration, the first inverter and the second inverter may be housed in the same housing. As a result, the device can be miniaturized. In addition, it is possible to reduce the variation in the impedance of the leakage current path. In addition, the section in which the wiring of each group is routed independently can be shortened.

また、上記の構成において、直流電圧を平滑するコンデンサを1つとし、第1のインバータの直流側と、第2のインバータの直流側とは、何れも当該1つのコンデンサと並列に接続されるようにしてもよい。これにより、第1の電動機群と第2の電動機群との間において、出力電圧の対称性が増すので、漏洩電流が作る磁界の相殺効果を高めることができる。 Further, in the above configuration, one capacitor for smoothing the DC voltage is used, and the DC side of the first inverter and the DC side of the second inverter are both connected in parallel with the one capacitor. You may do it. As a result, the symmetry of the output voltage between the first motor group and the second motor group is increased, so that the canceling effect of the magnetic field created by the leakage current can be enhanced.

また、上記の構成において、第1及び第2の導体は、第1又は第2のインバータと台車との間で、互いにツイストされて設置されるようにしてもよい。第1及び第2の導体を互いにツイストして設置することにより、第1の導体と第2の導体との間の距離を短くできるので、磁界の相殺効果を高めることができる。 Further, in the above configuration, the first and second conductors may be installed twisted with each other between the first or second inverter and the carriage. By twisting the first and second conductors to each other and installing them, the distance between the first conductor and the second conductor can be shortened, so that the canceling effect of the magnetic field can be enhanced.

なお、第1のインバータ12及び第2のインバータ12のうちの何れか一方のインバータが停止した場合には、他方のインバータも停止することが好ましい。このように制御すれば、過剰な漏洩ノイズの発生を未然に抑止することができる。When any one of the first inverter 12 1 and the second inverter 12 2 is stopped, it is preferable that the other inverter is also stopped. By controlling in this way, it is possible to suppress the generation of excessive leakage noise.

実施の形態2.
図18は、実施の形態2に係る電気車制御装置の車両内の構成を示す図である。図18において、図10に対応する構成要素には、同一の符号を付して示している。
Embodiment 2.
FIG. 18 is a diagram showing an in-vehicle configuration of the electric vehicle control device according to the second embodiment. In FIG. 18, the components corresponding to FIG. 10 are designated by the same reference numerals.

インバータから電動機に印加されるパルス電圧の立ち上がり時間又は立ち下がり時間がゼロの理想的なパルス電圧であれば、各群におけるコモンモード電圧は完全に対称となる。更に、漏洩電流の経路のインピーダンスも等しければ、磁界も完全に相殺される。ところが、実際には、ゲート駆動回路の遅延時間、又は半導体素子ごとの特性ばらつきなどの影響で、電圧波形の立ち上がり時間及び立ち下がり時間は、完全には一致しない。また、漏洩電流経路のインピーダンスも完全には一致しない。 If the ideal pulse voltage has zero rise or fall time of the pulse voltage applied from the inverter to the motor, the common mode voltage in each group is completely symmetrical. Furthermore, if the impedance of the leakage current path is also equal, the magnetic field is completely offset. However, in reality, the rise time and the fall time of the voltage waveform do not completely match due to the influence of the delay time of the gate drive circuit or the variation in the characteristics of each semiconductor element. Also, the impedance of the leakage current path does not completely match.

そこで、実施の形態2では、図18に示されるように、各群の配線である第1の導体14と、第2の導体14とを、同一のダクト70で覆うようにする。実施の形態2において、ダクト70は、シールド部材として用いられる。Therefore, in the second embodiment, as shown in FIG. 18, the first conductor 141 and the second conductor 142, which are the wirings of each group, are covered with the same duct 70. In the second embodiment, the duct 70 is used as a shield member.

各群の配線を同一のダクト70で覆うようにすれば、相殺されずに残る磁界を遮蔽することができる。また、周囲に影響を及ぼす僅かな磁界成分を遮蔽できるので、地上子への影響を低減することができる。なお、同一のダクトで覆うことは、各群の漏洩電流経路のインピーダンスが、ばらつかないようにする効果もある。なお、言うまでもなく、各群の配線に個別にダクトを設置するよりも、部品点数は少なくて済む。 By covering the wiring of each group with the same duct 70, it is possible to shield the magnetic field that remains without being offset. Further, since a slight magnetic field component that affects the surroundings can be shielded, the influence on the ground element can be reduced. Covering with the same duct also has the effect of preventing the impedance of the leakage current path of each group from fluctuating. Needless to say, the number of parts can be reduced as compared with installing ducts individually for each group of wiring.

また、図19は、実施の形態2の変形例に係る電気車制御装置の車両内の構成を示す図である。図19において、図16に対応する構成要素には、同一の符号を付して示している。 Further, FIG. 19 is a diagram showing a configuration inside the vehicle of the electric vehicle control device according to the modified example of the second embodiment. In FIG. 19, the components corresponding to FIG. 16 are designated by the same reference numerals.

渡り線の区間ではダクトを設置できないので、それ以外の並行区間において、ダクトを設置する。図19では、渡り線60の区間を除き、車両40にダクト70が設置され、車両40にダクト70が設置される例が示されている。なお、漏洩インピーダンスのばらつきを抑える観点で言えば、各群の配線がダクトに納められている区間の長さは均等であることが望ましい。言い替えると、各群の配線がダクトに納められている配線長の差が、短いほどよい。Since ducts cannot be installed in the crossover section, ducts will be installed in other parallel sections. FIG . 19 shows an example in which the duct 701 is installed in the vehicle 401 and the duct 702 is installed in the vehicle 402 except for the section of the crossover line 60. From the viewpoint of suppressing the variation in leakage impedance, it is desirable that the length of the section in which the wiring of each group is housed in the duct is equal. In other words, the shorter the difference in wiring length in which the wiring of each group is housed in the duct, the better.

以上説明したように、実施の形態2に係る電気車制御装置において、第1及び第2の導体は、第1又は第2のインバータと台車との間で、同一のシールド部材で覆われている。これにより、相殺されない分の磁界をシールド部材が遮蔽するので、地上子への影響を低減することができる。また、各群の漏洩電流経路のインピーダンスのばらつきを抑制することができる。 As described above, in the electric vehicle control device according to the second embodiment, the first and second conductors are covered with the same shield member between the first or second inverter and the carriage. .. As a result, the shield member shields the magnetic field that is not offset, so that the influence on the ground element can be reduced. In addition, it is possible to suppress variations in the impedance of the leakage current path of each group.

実施の形態3.
図20は、実施の形態3に係る電気車制御装置の台車周辺の構成を示す図である。図20において、図10に対応する構成要素には、同一の符号を付して示している。
Embodiment 3.
FIG. 20 is a diagram showing a configuration around a carriage of the electric vehicle control device according to the third embodiment. In FIG. 20, the components corresponding to FIG. 10 are designated by the same reference numerals.

図20は、図10に示す第1の台車24をレール側から視認した図である。図20には、車輪57と、車輪57を連結する車軸56と、車軸56に支持される第1の台車24と、第1の台車24に搭載される2台の誘導電動機18,18とが示されている。また、2台の誘導電動機18,18には、第1の導体14又は第2の導体14との電気的接続部である、モータ接続部58が示されている。なお、以下の記載において、第1の電動機群16に属する誘導電動機におけるモータ接続部58を「第1のモータ接続部」と表記し、第2の電動機群16に属する誘導電動機におけるモータ接続部58を「第2のモータ接続部」と表記する場合がある。FIG. 20 is a view of the first bogie 241 shown in FIG. 10 viewed from the rail side. In FIG. 20, the wheels 57, the axle 56 connecting the wheels 57, the first bogie 24 1 supported by the axle 56, and the two induction motors 18 1 mounted on the first bogie 24 1 are shown. 183 is shown. Further, the two induction motors 18 1 and 183 are shown with a motor connection portion 58 which is an electrical connection portion with the first conductor 141 or the second conductor 142. In the following description, the motor connection portion 58 of the induction motor belonging to the first motor group 16 1 is referred to as a “first motor connection portion”, and the motor connection in the induction motor belonging to the second motor group 162 The part 58 may be referred to as a "second motor connection part".

2台の誘導電動機18,18におけるモータ接続部58の周辺においては、第1の導体14と第2の導体14とを並行して設置できない部分が存在する。実施の形態3では、各群の配線が並行していない区間を可能な限り小さくするようにする。具体的には、車両の進行方向に対して、誘導電動機18のモータ接続部58と、誘導電動機18のモータ接続部58との間の中間位置Lを経由させる。そして、中間位置Lで分岐させ、それぞれのモータ接続部58と接続する。これにより、第1の導体14と第2の導体14とが並行する区間が長くなるので、相殺されずに残る磁界成分を小さくすることができる。その結果、モータ接続部58の周辺においても、漏洩電流による地上子への影響を低減することができる。In the vicinity of the motor connection portion 58 of the two induction motors 18 1 and 183, there is a portion where the first conductor 141 and the second conductor 142 cannot be installed in parallel. In the third embodiment, the section where the wiring of each group is not parallel is made as small as possible. Specifically, the vehicle is passed through an intermediate position L between the motor connection portion 58 of the induction motor 181 and the motor connection portion 58 of the induction motor 183 with respect to the traveling direction of the vehicle. Then, it is branched at the intermediate position L and connected to each motor connecting portion 58. As a result, the section in which the first conductor 141 and the second conductor 142 are parallel to each other becomes long, so that the magnetic field component that remains without being offset can be reduced. As a result, the influence of the leakage current on the ground element can be reduced even in the vicinity of the motor connection portion 58.

実施の形態4.
図21は、実施の形態4に係る電気車制御装置におけるインバータ接続部の構成を示す図である。インバータ接続部64には、第1の導体14を第1のインバータ12と接続するための第1の端子部66と、第2の導体14を第2のインバータ12と接続するための第2の端子部66とを備えている。第1の端子部66は、U,V,Wからなる3つの端子を有し、第2の端子部66は、X,Y,Zからなる3つの端子を有する。なお、インバータ接続部64は、第1のインバータ12及び第2のインバータ12を収納する筐体6の任意の面に構築することができる。
Embodiment 4.
FIG. 21 is a diagram showing a configuration of an inverter connection portion in the electric vehicle control device according to the fourth embodiment. In the inverter connection portion 64, the first terminal portion 661 for connecting the first conductor 141 to the first inverter 121 1 and the second conductor 142 are connected to the second inverter 12 2 . It is provided with a second terminal portion 662 for the purpose. The first terminal portion 661 has three terminals composed of U, V, and W, and the second terminal portion 662 has three terminals composed of X, Y, and Z. The inverter connection unit 64 can be constructed on any surface of the housing 6 for accommodating the first inverter 12 1 and the second inverter 12 2 .

図21において、インバータ接続部64は横長の長方形形状である。第1の端子部66におけるU,V,Wの各端子は、インバータ接続部64の2つの長辺のうちの第1の辺68側において、長手方向に等間隔で並ぶように配置されている。また、第2の端子部66におけるX,Y,Zの各端子は、インバータ接続部64の2つの長辺のうちの第2の辺69側において、長手方向に等間隔で並ぶように配置されている。なお、図21において、X端子はU端子に対して長手方向の位置をずらしているが、長手方向の位置が同じ位置であってもよい。Y端子とV端子、Z端子とW端子との関係も同様である。In FIG. 21, the inverter connection portion 64 has a horizontally long rectangular shape. The U, V, and W terminals in the first terminal portion 661 are arranged so as to be arranged at equal intervals in the longitudinal direction on the first side 68 side of the two long sides of the inverter connection portion 64. There is. Further, the X, Y, and Z terminals in the second terminal portion 662 are arranged so as to be arranged at equal intervals in the longitudinal direction on the second side 69 side of the two long sides of the inverter connection portion 64. Has been done. In FIG. 21, the X terminal is displaced in the longitudinal direction with respect to the U terminal, but the positions in the longitudinal direction may be the same. The same applies to the relationship between the Y terminal and the V terminal, and the relationship between the Z terminal and the W terminal.

また、図21に示されるように、U端子とV端子との間の中心距離をdとする。図示はしていないが、V端子とW端子との間の中心距離はdであり、U端子とW端子との間の中心距離は2dである。同様に、図示はしていないが、X端子とY端子との間の中心距離はdであり、Y端子とZ端子との間の中心距離はdであり、X端子とZ端子との間の中心距離は2dである。従って、dは、第1の端子部66の各相端子間の最短距離であり、第2の端子部66の各相端子間の最短距離である。Further, as shown in FIG. 21, the center distance between the U terminal and the V terminal is d1 . Although not shown, the center distance between the V terminal and the W terminal is d 1 , and the center distance between the U terminal and the W terminal is 2 d 1 . Similarly, although not shown, the center distance between the X terminal and the Y terminal is d 1 , the center distance between the Y terminal and the Z terminal is d 1 , and the X terminal and the Z terminal The center distance between them is 2d1 . Therefore, d 1 is the shortest distance between the phase terminals of the first terminal portion 661 and the shortest distance between the phase terminals of the second terminal portion 662.

また、図21に示されるように、U端子とX端子との間の中心距離をdとする。図示はしていないが、V端子とY端子との間の中心距離、及びW端子とZ端子との間の中心距離もdである。なお、U端子とY端子との間の中心距離、及びU端子とZ端子との間の中心距離はdよりも長い。また、X端子とV端子との間の中心距離、及びX端子とW端子との間の中心距離もdよりも長い。従って、dは、第1の端子部66と第2の端子部66との間の最短距離である。Further, as shown in FIG. 21, the center distance between the U terminal and the X terminal is d 2 . Although not shown, the center distance between the V terminal and the Y terminal and the center distance between the W terminal and the Z terminal are also d 2 . The center distance between the U terminal and the Y terminal and the center distance between the U terminal and the Z terminal are longer than d 2 . Further, the center distance between the X terminal and the V terminal and the center distance between the X terminal and the W terminal are also longer than d 2 . Therefore, d 2 is the shortest distance between the first terminal portion 661 and the second terminal portion 662.

ここで、これらのd,dは、以下の(3)式の関係を満たしているものとする。Here, it is assumed that these d 1 and d 2 satisfy the relationship of the following equation (3).

≦d ……(3)d 2 ≤ d 1 …… (3)

筐体6の内部で発生した放射ノイズは遮蔽されて外部に漏れ出ない。一方、各導体が接続されるインバータ接続部64の近くでは、漏洩電流の作る磁界によって地上子に影響を及ぼす可能性もある。そこで、実施の形態4では、上記(3)式のように、PWM制御信号が逆位相の関係にある相同士の中心間距離が、自群内の他の相との間の中心間距離よりも、同等以下であるように各端子を配置する。言い替えると、第1の端子部66と第2の端子部66との間の最短距離は、第1の端子部66の各相端子間における最短距離、又は第2の端子部66の各相端子間における最短距離に対して、同等以下であるように各端子を配置する。このように構成すれば、第1のインバータ12及び第2のインバータ12を収納する筐体6もしくはその周辺から放射される放射ノイズを抑制することができる。Radiation noise generated inside the housing 6 is shielded and does not leak to the outside. On the other hand, in the vicinity of the inverter connection portion 64 to which each conductor is connected, the magnetic field generated by the leakage current may affect the ground element. Therefore, in the fourth embodiment, as in the above equation (3), the center-to-center distance between the phases in which the PWM control signals are in the opposite phase relationship is larger than the center-to-center distance between the other phases in the own group. Also, arrange each terminal so that it is equal to or less than the same. In other words, the shortest distance between the first terminal portion 661 and the second terminal portion 662 is the shortest distance between each phase terminal of the first terminal portion 661, or the second terminal portion 662. Arrange the terminals so that they are equal to or less than the shortest distance between each phase terminal. With this configuration, it is possible to suppress radiation noise radiated from the housing 6 or its surroundings that houses the first inverter 12 1 and the second inverter 12 2 .

上述した実施の形態1から実施の形態4における制御部20の機能は、図22又は図23に示すハードウェア構成で実現することができる。図22は、実施の形態1から実施の形態4における制御部の機能を実現するハードウェア構成の一例を示すブロック図である。図23は、実施の形態1から実施の形態4における制御部の機能を実現するハードウェア構成の他の例を示すブロック図である。 The functions of the control unit 20 in the above-described first to fourth embodiments can be realized by the hardware configuration shown in FIG. 22 or 23. FIG. 22 is a block diagram showing an example of a hardware configuration that realizes the functions of the control unit according to the first to fourth embodiments. FIG. 23 is a block diagram showing another example of the hardware configuration that realizes the functions of the control unit according to the first to fourth embodiments.

実施の形態1における制御部20の機能を実現する場合には、図22に示すように、演算を行うプロセッサ300、プロセッサ300によって読みとられるプログラムが保存されるメモリ302、及び信号の入出力を行うインタフェース304を含む構成とすることができる。 When the function of the control unit 20 in the first embodiment is realized, as shown in FIG. 22, the processor 300 that performs the calculation, the memory 302 that stores the program read by the processor 300, and the input / output of the signal are input / output. It can be configured to include the interface 304 to be performed.

プロセッサ300は、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、CPU(Central Processing Unit)、又はDSP(Digital Signal Processor)といった演算手段であってもよい。また、メモリ302には、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリ、EPROM(Erasable Programmable ROM)、EEPROM(登録商標)(Electrically EPROM)といった不揮発性又は揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、DVD(Digital Versatile Disc)を例示することができる。 The processor 300 may be an arithmetic means such as an arithmetic unit, a microprocessor, a microcomputer, a CPU (Central Processing Unit), or a DSP (Digital Signal Processor). Further, the memory 302 includes a non-volatile or volatile semiconductor memory such as a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), a flash memory, an EPROM (Erasable Program ROM), and an EPROM (registered trademark) (Electrically EPROM). Examples thereof include magnetic discs, flexible discs, optical discs, compact discs, mini discs, and DVDs (Digital Versailles Disc).

メモリ302には、実施の形態1から実施の形態4における制御部20の機能を実行するプログラムが格納されている。プロセッサ300は、インタフェース304を介して必要な情報を授受し、メモリ302に格納されたプログラムをプロセッサ300が実行することにより、上述した処理を行うことができる。プロセッサ300による演算結果は、メモリ302に記憶することができる。 The memory 302 stores a program that executes the functions of the control unit 20 according to the first to fourth embodiments. The processor 300 can perform the above-mentioned processing by exchanging necessary information via the interface 304 and executing the program stored in the memory 302 by the processor 300. The calculation result by the processor 300 can be stored in the memory 302.

また、実施の形態1から実施の形態4における制御部20の機能を実現する場合には、図23に示す処理回路305を用いることもできる。 Further, when the function of the control unit 20 in the first to fourth embodiments is realized, the processing circuit 305 shown in FIG. 23 can also be used.

図23において、処理回路305は、単一回路、複合回路、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field-Programmable Gate Array)、又は、これらを組み合わせたものが該当する。処理回路305に入力する情報、及び処理回路305から出力する情報は、インタフェース306を介して入手することができる。 In FIG. 23, the processing circuit 305 corresponds to a single circuit, a composite circuit, an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), an FPGA (Field-Programmable Gate Array), or a combination thereof. The information input to the processing circuit 305 and the information output from the processing circuit 305 can be obtained via the interface 306.

なお、以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。 The configuration shown in the above embodiments is an example of the content of the present invention, can be combined with another known technique, and is configured without departing from the gist of the present invention. It is also possible to omit or change a part of.

1 架線、2 集電装置、3,57 車輪、4 レール、5 リアクトル、6 筐体、10 電気車制御装置、11,11,11 コンデンサ、12 インバータ、12 第1のインバータ、12 第2のインバータ、14 第1の導体、14 第2の導体、16 第1の電動機群、16 第2の電動機群、18,18,18,18,18 誘導電動機、20 制御部、22U U相レグ、22V V相レグ、22W W相レグ、22X X相レグ、22Y Y相レグ、22Z Z相レグ、24 台車、24 第1の台車、24 第2の台車、26U U相電圧指令、26V V相電圧指令、26W W相電圧指令、28 キャリア、31 基準電位、32,32,32 中性点電位、33U U相電圧、33V V相電圧、33W W相電圧、33X X相電圧、33Y Y相電圧、33Z Z相電圧、34,34,34 浮遊容量、35,35,35 漏洩電流、40,40,40 車両、50,50 導体、52 導体部、54 被覆部、56 車軸、58 モータ接続部、60 渡り線、64 インバータ接続部、66 第1の端子部、66 第2の端子部、68 第1の辺、69 第2の辺、70,70,70 ダクト、76,76 フィルタリアクトル、80 冷却器、82 フィンベース、UNI,VNI,WNI,UPI,VPI,WPI 半導体素子。1 overhead wire, 2 collector, 3,57 wheels, 4 rails, 5 reactors, 6 housings, 10 motor vehicle control devices, 11, 11 1 , 11 2 capacitors, 12 inverters, 12 1 first inverters, 12 2 2nd inverter, 14 1 1st conductor, 14 2 2nd conductor, 16 1 1st motor group, 16 2 2nd motor group, 18, 18 1 , 18 2 , 18 3 , 18 4 induction motors , 20 control unit, 22U U phase leg, 22V V phase leg, 22WW phase leg, 22XX X phase leg, 22Y Y phase leg, 22Z Z phase leg, 24 trolley, 24 1 1st trolley, 24 2 2nd Cart, 26U U phase voltage command, 26V V phase voltage command, 26W W phase voltage command, 28 carrier, 31 reference potential, 32, 32 1 , 32 3 neutral point potential, 33U U phase voltage, 33V V phase voltage, 33W W-phase voltage, 33XX-phase voltage, 33YY - phase voltage, 33ZZ - phase voltage, 34,34 1,343 Floating capacity, 35,35 1,352 Leakage current, 40,40 1,402 Vehicle, 501 , 50 2 conductors, 52 conductors, 54 coverings, 56 axles, 58 motor connections, 60 crossovers, 64 inverter connections, 66 1 first terminal, 66 2 second terminal, 68 first Side, 69 Second Side, 70, 70 1 , 702 Duct, 76 1 , 762 Filter Reactor, 80 Cooler, 82 Fin Base, UNI, VNI, WNI, UPI, VPI, WPI Semiconductor Element.

Claims (10)

1つのインバータで複数の誘導電動機を制御する電気車制御装置であって、
複数の前記誘導電動機からなる第1の電動機群を制御する第1のインバータと、
複数の前記誘導電動機からなる第2の電動機群を制御する第2のインバータと、
を備え、
前記第1の電動機群に属する前記誘導電動機は、異なる台車に搭載され、
前記第2の電動機群に属する前記誘導電動機は、異なる台車に搭載され、
前記第1のインバータと前記第1の電動機群に属する前記誘導電動機とは、第1の導体で接続され、
前記第2のインバータと前記第2の電動機群に属する前記誘導電動機とは、第2の導体で接続され、
前記第1及び第2のインバータのそれぞれと前記台車との間において、前記第1の導体と前記第2の導体との間の中心間距離である第1長さは、前記第1の導体の断面における導体部の最大長である第2長さと、前記第2の導体の断面における導体部の最大長である第3長さとの平均値の、3倍以下である
ことを特徴とする電気車制御装置。
An electric vehicle control device that controls multiple induction motors with a single inverter.
A first inverter that controls a first group of motors including the plurality of induction motors, and a first inverter.
A second inverter that controls a second motor group composed of the plurality of induction motors, and a second inverter.
Equipped with
The induction motors belonging to the first motor group are mounted on different trolleys.
The induction motors belonging to the second motor group are mounted on different trolleys.
The first inverter and the induction motor belonging to the first motor group are connected by a first conductor.
The second inverter and the induction motor belonging to the second motor group are connected by a second conductor.
The first length, which is the distance between the centers of the first conductor and the second conductor between each of the first and second inverters and the carriage, is the first length of the first conductor. An electric vehicle characterized in that it is three times or less the average value of the second length, which is the maximum length of the conductor portion in the cross section, and the third length, which is the maximum length of the conductor portion in the cross section of the second conductor. Control device.
前記第1のインバータへ第1のパルス幅変調制御信号を出力し、前記第2のインバータへ第2のパルス幅変調制御信号を出力する制御部を備え、
前記第1のパルス幅変調制御信号の各相は、前記第2のパルス幅変調制御信号の各相と1対1に対応し、対となる前記第1及び第2のパルス幅変調制御信号は、互いに逆位相の信号波形である
ことを特徴とする請求項1に記載の電気車制御装置。
A control unit for outputting a first pulse width modulation control signal to the first inverter and outputting a second pulse width modulation control signal to the second inverter is provided.
Each phase of the first pulse width modulation control signal corresponds one-to-one with each phase of the second pulse width modulation control signal, and the paired first and second pulse width modulation control signals are The electric vehicle control device according to claim 1, wherein the signal waveforms have opposite phases to each other.
前記第1及び第2の導体は、前記第1又は第2のインバータと前記台車との間で、同一のシールド部材で覆われている
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の電気車制御装置。
The electric vehicle according to claim 1 or 2, wherein the first and second conductors are covered with the same shield member between the first or second inverter and the bogie. Control device.
前記第1及び第2の導体は、前記第1又は第2のインバータと前記台車との間で、互いにツイストされて設置される
ことを特徴とする請求項1から3の何れか1項に記載の電気車制御装置。
The first and second conductors are described in any one of claims 1 to 3, wherein the first and second conductors are twisted and installed between the first or second inverter and the carriage. Electric vehicle control device.
前記第1の電動機群に属する前記誘導電動機は、前記第1の導体と接続される第1のモータ接続部を備え、
前記第2の電動機群に属する前記誘導電動機は、前記第2の導体と接続される第2のモータ接続部を備え、
前記第1の導体及び前記第2の導体は、前記第1のモータ接続部と前記第2のモータ接続部との中間位置を経由するように設置される
ことを特徴とする請求項1から4の何れか1項に記載の電気車制御装置。
The induction motor belonging to the first motor group includes a first motor connection portion connected to the first conductor.
The induction motor belonging to the second motor group includes a second motor connection portion connected to the second conductor.
Claims 1 to 4 are characterized in that the first conductor and the second conductor are installed so as to pass through an intermediate position between the first motor connection portion and the second motor connection portion. The electric vehicle control device according to any one of the above items.
前記第1及び第2のインバータは、同一の筺体に収納される
ことを特徴とする請求項1から5の何れか1項に記載の電気車制御装置。
The electric vehicle control device according to any one of claims 1 to 5, wherein the first and second inverters are housed in the same housing.
前記筺体は、
前記第1の導体が接続される第1の端子部と、
前記第2の導体が接続される第2の端子部と、を備え、
前記第1の端子部と前記第2の端子部との間の最短距離は、前記第1の端子部の各相端子間における最短距離、又は前記第2の端子部の各相端子間における最短距離に対して、同等以下である
ことを特徴とする請求項6に記載の電気車制御装置。
The housing is
The first terminal portion to which the first conductor is connected and
A second terminal portion to which the second conductor is connected is provided.
The shortest distance between the first terminal portion and the second terminal portion is the shortest distance between each phase terminal of the first terminal portion or the shortest distance between each phase terminal of the second terminal portion. The electric vehicle control device according to claim 6, wherein the electric vehicle control device is equal to or less than the distance.
前記筺体には、直流電圧を平滑する1つのコンデンサが備えられ、
前記第1のインバータの直流側と、前記第2のインバータの直流側とは、何れも前記コンデンサと並列に接続される
ことを特徴とする請求項6又は7に記載の電気車制御装置。
The housing is provided with one capacitor that smoothes the DC voltage.
The electric vehicle control device according to claim 6 or 7, wherein the DC side of the first inverter and the DC side of the second inverter are both connected in parallel with the capacitor.
前記第1のインバータに具備される複数の半導体素子、及び前記第2のインバータに具備される複数の半導体素子は、何れも同一の冷却器に搭載されて冷却される
ことを特徴とする請求項6から8の何れか1項に記載の電気車制御装置。
The claim is characterized in that the plurality of semiconductor elements included in the first inverter and the plurality of semiconductor elements included in the second inverter are all mounted in the same cooler and cooled. The electric vehicle control device according to any one of 6 to 8.
前記第1及び第2のインバータのうちの何れか一方のインバータが停止した場合には、他方のインバータも停止する
ことを特徴とする請求項1から9の何れか1項に記載の電気車制御装置。
The electric vehicle control according to any one of claims 1 to 9, wherein when any one of the first and second inverters is stopped, the other inverter is also stopped. Device.
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